Зміст (стр. 20 )

27. Наважку залізної руди 1,0000г розчинили і після відповідної обробки відтитрували 0,05н розчином . Обчисліть масову частку Феруму в руді за результатами амперометричного титрування

	0,0	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2	1,4
	100	80	60	40	20	10	10	10

28. Визначте масову частку Плюмбуму в руді, якщо після розчинення наважки руди масою 1,0000г об’єм розчину довели до 100мл. Після цього 10мл розчину відтитрували 0,05н розчином Натрій сульфату і отримали наступні дані

	0,0	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0
	215	163	113	60	40	39	38

29. При електролізі розчину, який отримали при розчиненні наважки сплаву масою 1,5000г, струмом силою 0,2А на протязі 60 хвилин на катоді виділився Купрум, а на аноді – плюмбум (IV) оксиду. Визначте масову частку Купруму і плюмбум (IV) оксиду в сплаві.

30. При електролізі розчину Кадмій хлориду на аноді виділилось 600мл газу за нормальних умов. Визначте масу Кадмію, що виділилась на катоді.

7. ОПТИЧНІ МЕТОДИ АНАЛІЗУ

В аналітичному контролі продукції чорної металургії найбільш широко використовують оптичні методи, які базуються на вивченні взаємодії електромагнітних випромінювань з речовиною, що аналізується.

В залежності від природи взаємодії електромагнітних випромінювань з аналізуємими речовинами розрізняють:

1. Абсорбційний спектральний аналіз, що ґрунтується на вивченні поглинання аналізуємою речовиною електромагнітних випромінювань від стороннього джерела. До нього відносяться молекулярний спектральний аналіз (фотометрія) і атомно-абсорбційний спектральний аналіз.

2. Емісійний спектральний аналіз, в основі якого лежить вивчення електромагнітних випромінювань, що випромінюються аналізуємою речовиною під дією високих температур або рентгенівських промінів. До цієї групи методів відносяться атомно-емісійний спектральний аналіз і рентгеноспектральний аналіз. Для цих методів характерні універсальність, висока чутливість, точність і швидкість. Усі методи дозволяють автоматизувати аналіз і являються експресними.

7.1. Фотометричний метод аналізу

Фотометричний метод аналізу ґрунтується на вибірковому поглинанні молекулами речовини, що аналізується, електромагнітних випромінювань різних областей спектру.

Метод складається з двох етапів:

1. Проведення хімічної реакції, яка переводить аналізуємий компонент у забарвлену сполуку. Необхідно, щоб забарвлена сполука була міцною і мала постійний склад, а колір її був інтенсивним. Реакції повинні бути чутливими і вибірковими.

2. Вимірювання поглинання світла забарвленим розчином за допомогою приладів або візуально.

Залежність між інтенсивністю забарвлення розчину і вмістом забарвленої сполуки у цьому розчині виражається законом Бугера-Ламберта-Бера , (7.1)

де - оптична густина забарвленого розчину; - товщина поглинаючого шару забарвленого розчину, см; і - відповідно інтенсивність світлового потоку, що падає на забарвлений розчин та що пройшов крізь нього; - молярна концентрація розчину, моль/л; - молярний коефіцієнт поглинання, л/моль∙см. Як видно з рівняння (7.1), молярний коефіцієнт поглинання чисельно дорівнює оптичній густині одномолярного розчину при товщині поглинаючого шару 1см. Молярний коефіцієнт поглинання не залежить від концентрації розчину, товщини поглинаючого шару і інтенсивності освітлення. Чим більше значення має молярний коефіцієнт поглинання, тим чутливішою є реакція.

Вміст речовини у розчині за результатами фотометричного аналізу можна розрахувати різними методами.

У відповідності до закону Бугера-Ламберта-Бера графік у координатах оптична густина – концентрація має бути лінійним і проходити через початок координат. Градуйований графік звичайно будують мінімум за трьома стандартними розчинами різної концентрації. Спочатку готують забарвлені розчини, потім їх фотометрують і будують графік . Далі вимірюють оптичну густину аналізуємого розчину і за допомогою градуйованого графіка визначають концентрацію цього розчину. Метод універсальний і точний, але потребує більшого часу на виконання.

Використовуючи метод стандартів, концентрацію аналізуємого розчину розраховують за формулою

, (7.2)

де і - відповідно концентрації аналізуємого і стандартного розчинів, моль/л; і - відповідно оптична густина аналізуємого і стандартного розчинів.

Метод простий, швидкий, але менш точний.

За методом додатку готують два розчини, один – з аліквоти речовини, що визначається, другий – з аліквоти речовини, що визначається, та з додатком стандартного розчину відомої концентрації. Обидва розчини фотометрують за однакових умов. Концентрацію аналізуємого розчину знаходять за рівнянням

, (7.3)

де і - відповідно концентрації аналізуємого розчину і розчину з додатком стандартного розчину, моль/л; і - відповідно оптична густина аналізуємого розчину і розчину з додатком стандартного розчину.

7.2. Атомно-абсорбційний метод аналізу

Атомно-абсорбційний аналіз заснований на здатності вільних атомів елемента, що визначається, селективно поглинати резонансні випромінювання визначеної для кожного елемента довжини хвилі. Речовину, що аналізують, переводять у розчин звичайним способом. Потім розчин вдувають у вигляді аерозолю в полум’я пальника, в якому відбувається термічна дисоціація молекул. Більшість атомів при цьому знаходиться у нормальному стані. Вони здатні поглинати власне випромінювання, що проходить через полум’я пальника від зовнішнього стандартного джерела випромінювання, наприклад, від лампи з порожнистим катодом, який виробляють з металу, що визначається.

Закономірності поглинання світла атомами речовини в полум’ї аналогічні закономірностям світопоглинання в фотометрії.

Концентрацію речовин визначають за допомогою градуйованого графіка або стандартних зразків. Атомно-абсорбційний метод характеризується великою чутливістю, яка досягає 10-5 - 10-7% для більшості елементів у водних розчинах. Відносна помилка складає 1-4%. Метод характеризується швидкістю і простотою виконання, малою витратою розчину, що аналізується.

7.3 Атомно-емісійний спектральний аналіз

Атомно-емісійний спектральний метод аналізу базується на вивченні атомних спектрів випромінювання.

Атоми і йони всіх елементів можуть знаходитись у нормальному і збудженому стані. У нормальному стані атоми володіють мінімальною енергією і не випромінюють її. Під впливом зовнішніх чинників (температури) відбувається перехід електронів на більш високий енергетичний рівень. Джерелом збудження може бути полум’я, дуга або іскра. У збудженому стані електрони знаходяться близько 10-8с і повертаються на нижчий рівень, випромінюючи квант енергії

, (7.4)

де і - відповідно енергія верхнього і нижнього рівнів, еВ; - частота випромінювання, Гц; - стала Планка (6,624∙10-34 Дж∙с або 4,1354∙10-15 еВ∙с); λ – довжина хвилі випромінювання, нм; - швидкість світла (3∙1010 см/с). Випромінювана енергія має різну частоту і довжину хвилі

. (7.5)